DE4021922C2 - Verfahren für das Kompoundieren und Recyclen von Kunststoffen - Google Patents

Verfahren für das Kompoundieren und Recyclen von Kunststoffen

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DE4021922C2 DE19904021922 DE4021922A DE4021922C2 DE 4021922 C2 DE4021922 C2 DE 4021922C2 DE 19904021922 DE19904021922 DE 19904021922 DE 4021922 A DE4021922 A DE 4021922A DE 4021922 C2 DE4021922 C2 DE 4021922C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das Kompoundieren und Recyclen von Kunststoffen gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4 zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ein solches Verfahren ist grundsätzlich bereits in dem nicht vorveröffentlichten deutschen Patent 39 39 189 beschrieben. Diese ältere Patent bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritzpressen von Kunststofformteilen aus einer Kunststoffschmelze. Aus Kunststoffabfällen wird thermoplastisches Kunststoffgut aufbereitet. Dabei werden die Kunststoffabfälle zunächst zerkleinert, gemischt und erwärmt und die zerkleinerten Kunststoffabfälle anschließend in einen Schneckenextruder weitergeleitet, in dem sie plastifiziert werden. Die aus dem Schneckenextruder fließende Kunststoffschmelzmasse wird anschließend direkt ohne Abkühlung und Luftzutritt einer Spritzpresse zugeführt.
Es hat sich erwiesen, daß insbesondere bei der Aufbereitung von Kunststoffabfällen hohe Anforderungen an die Vermischung zu stellen sind, um eine wirklich homogenisierte Rohware zu erhalten. Hierfür eignet sich ein Kneter ganz besonders gut.
Dennoch wurde diese Erkenntnis bei dem nicht vorveröffentlichten älteren Patent nicht berücksichtigt.
Ein ähnliches Verfahren bzw. eine ähnliche Vorrichtung sind auch grundsätzlich bereits aus der EP 0 321 742 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein stehend angeordneter Aufnahmebehälter vorgesehen, in dessen Bodenbereich ein um die Behälterachse drehbares Zerkleinerungs- und Mischwerkzeug und eine Mantelöffnung zum Auslaß des in der Vorrichtung erzeugten Granulats angeordnet sind. Von dort wird das Kunststoffgut einem zweistufigen Schneckenförderer zugeführt und ggfs. temperaturgeführt.
Eine solche Vorrichtung gewährleistet weder eine ausreichende Vermischung, um die Verwendung von recycletem Kunststoff auch für die Herstellung hochwertiger Kunststoffprodukte zu ermöglichen, noch gestattet sie wegen der fehlenden Zwischenspeichermöglichkeit die Verwendung eines Kolbeneinspritzaggregats mit diskontinuierlichem Arbeitsablauf.
Aus der DE-PS 9 60 854 ist eine Spritzgußmaschine mit einem beheiztem Spritzzylinder bekannt, in dem eine ständig umlaufende Schnecke angeordnet ist, die das vorplastifizierte Material in den Druckraum einer Strangpresse fördert. Für recycletes Material ist diese Spritzgußmaschine schon wegen der nicht gewährleisteten hinreichenden Vermischung der Komponenten so nicht verwendbar.
Auch aus dem DE-GM 18 47 590 ist weiter eine Spritzgußmaschine für thermoplastische Kunststoffe mit Schneckenplastifizierung bekannt, die aber ebenfalls wegen unzureichender Vermischung der recycleten Komponenten so nicht für ein Recycle-Verfahren Anwendung finden kann.
Erst eine gute Homogenisierung der Rohware schafft die Voraussetzungen für eine spätere Wiederverwertung der Kunststoffe. Es sollen ja auch hochwertige Fertigteile aus dem "Sekundärrohstoff" hergestellt werden können, die eventuell Beimischungen von Talkum, Glasfasern, allgemeinen Verstärkungsstoffen, Stabilisatoren und Farben erforderlich machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das bzw. die es erlaubt, auch aus recycletem Kunststoffmaterial ein vollwertiges neues Kunststoffmaterial herzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit Hilfe der Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 4.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3 bzw. 5 bis 8.
Damit ist es erfindungsgemäß möglich vollwertiges neues Kunststoffmaterial aus recycletem Kunststoffmaterial herzustellen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die schematisierte Darstellung in der Zeichnungsfigur erläutert.
Die Rohware wird zunächst in einer Kompoundieranlage 10 erforderlichenfalls ausreichend zerkleinert, geknetet und erschmolzen. Der anschließende Mischvorgang muß von einer solchen Intensität sein, daß eine ausreichende Homogenität der so bearbeiteten Rohware gewährleistet ist.
Erst wenn dies sichergestellt ist, kann die Schmelze der Rohware in einen Umlenker 11 und einen Pufferspeicher bzw. Stauraum 12 weitergeleitet werden, der eine Temperatursteuerung aufweisen muß, was beispielsweise durch oben, unten und/oder seitlich angeordnete beheizte Kanäle erfolgen kann.
Aus dem Umlenker 11 und dem temperaturgeführten Pufferspeicher bzw. Stauraum 12 gelangt die geschmolzene Rohware dann über eine an sich bekannte Einspritzeinheit 13 in eine Formgebungseinrichtung 14. Die Einspritzeinheit 13 kann ein herkömmliches Schneckenschubaggregat mit beliebigem L/D-Verhältnis, aber auch eine Kolbenspritzeinheit sein.
Die Größen der einzelnen Komponenten Kompoundierheit 10, Umlenker 11, Stauraum 12 und Einspritzeinheit 13 werden so aufeinander abgestimmt, daß ein quasi-kontinuierlicher Fluß durch diese aus den Komponenten bestehende Gesamteinheit gewährleistet werden kann. Geringfügige kurzfristige Unterschiede im Materialfluß von Komponente zu Komponente werden durch den Stauraum 12 (Pufferspeicher) ausgeglichen. Der Stauraum 12 bzw. Pufferspeicher ist aber auch erforderlich, um den reibungslosen Übergang von der weitgehend kontinuierlich arbeitenden Kom­ poundier-Einrichtung zur intermittierend arbeitenden Einspritzeinheit 13 herzustellen. Langfristig erfolgt die Angleichung und Überwachung der Materialflüsse der einzelnen Komponenten über eine entsprechende Zentralsteuerung. Auch die Temperaturführung kann über eine solche Steuerung beeinflußt und überwacht werden.
Das oben beschriebene Verfahren eignet sich nicht nur zur Wiederaufbereitung von Abfällen, sondern kann auch zum gleichzeitigen Kompoundieren und Spritzen von Neuware- Mischungen verwendet werden, beispielsweise zum Kompoundieren von PP/Talkum, PP/Glasfaser, PA/Glasfaser, ABS/Farbe u.s.w.
Es können Kunststoffe und Kunststoffgemische untereinander gemischt werden (blends), aber auch Kunststoffe oder Kunststoffgemische mit Zusatz- oder Füllstoffen versehen (compounds) und zu Fertigteilen verarbeitet werden.
Bei zähfließenden Materialien kann ein Druckaufbau im Stauraum 12 des Pufferspeichers erforderlich sein. Dies kann über einen Kolben o. ä. erreicht werden.
Die Kompoundiereinheit kann auch mit einer Entgasungseinrichtung versehen werden.
Als Stauraum 12 (Pufferspeicher) kommt in erster Linie ein temperierter Schacht in Frage. Auch hier kann eine Entgasungseinrichtung vorgesehen werden. Der Stauraum 12 kann für den freien Fall der gekneteten Masse ausgebildet oder mit einer Zwangsförderung, insbesondere mit einem Kolben, ausgestattet sein; bei Bedarf kann der Stauraum 12 auch für hohe Drücke ausgelegt sein.

Claims (8)

1. Verfahren für das Kompoundieren und Recyclen von Kunststoffen, bei dem die vorsortierten Kunststoff-Abfälle zerkleinert, gemischt, erschmolzen und homogenisiert und abschließend einer Einspritz- (13) und Formgebungseinrichtung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang des Zerkleinerns, Mischens, Erschmelzens und Homogenisierens insgesamt in einem Kneter erfolgt und die vom Kneter aufbereitete Rohware unmittelbar in einem temperaturgeführten Stauraum (12) weitergeleitet, dort zwischengespeichert und anschließend der Einspritz- (13) und Formgebungseinrichtung (14) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohware bei der Zwischenspeicherung unter erheblichen Überdruck gesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohware bei der Zwischenspeicherung entgast wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Kompoundiereinrichtung und einer Einspritz- und Formgebungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompoundier-Einrichtung (10) ein Kneter ist, und daß der Kneter unmittelbar mit einem temperaturgeführten Stauraum (12) bzw. Pufferspeicher verbunden ist, an den sich die Einspritz- (13) und Formgebungseinrichtung (14) anschließt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kneter (10) mit einer Entgasungs-Einrichtung versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Staumraum (12) als temperierter Schacht für den freien Fall der im Kneter (10) gekneteten Masse ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauraum (12) und/oder die Verbindung zum Kneter (10) (Umlenker 11) mit einer Entgasungseinrichtung versehen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauraum (12) mit einem Kolben für Zwangsförderung ausgestattet ist.
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